随着计算机技术和网络技术的高速发展,变电站自动化系统向着数字化和网络化的方向大步迈进。在IEC61850标准规范下的数字化变电站拥有无可比拟的优势,得到了广泛的推广。本文针对数字化变电站中的电能计量系统,深入研究了基于IEC61850的数字化多功能电能表。通过分析电能表在变电站中所处的层次结构,确立了电能表过程层总线与变电站层总线的双总线网络拓扑结构。依据IEC61850标准中Part 7-3和Part 7-4部分,对数字化电能表的信息模型进行了详细的数据建模和通信服务建模。深入剖析了过程层总线中的模拟量采样值以太网帧格式以及变电站层中电能参量传输服务ACSI映射到MMS的机制。数字化电能表软件算法的设计是提高电能参量测量精度的关键。本文使用了一种基于傅里叶变换的改进频谱对消测频算法对频率进行测量,取得了较高的测量精度。对于谐波电压和谐波电流等信号的测量,按照谐波信号神经网络模型,成功将尺度共轭梯度法用于线性神经网络的谐波测量中,达到了良好的测量效果。对于无功功率的测量,利用设计好的IIR数字滤波器来逼近希尔伯特变换器的90度相移特性,并用MATLAB仿真IIR滤波器的频率特性,结果表明该方法能够实现高精度的无功功率测量。数字化电能表的设计包括硬件电路的设计和软件算法的设计。本文设计的电能表主要由信号处理电路和双路光纤以太网接口电路组成。其中,信号处理电路以TMS320F2812数字信号处理器作为核心,用于处理大量的电能参量算法运算;双路光纤以太网接口电路分别完成过程层总线通信和变电站层总线通信的任务,每一路光纤以太网接口电路由光电转换器、以太网媒介转换器和以太网控制器三个电路模块构成。